Способ диагностики состояния пар трения Советский патент 1987 года по МПК G01M13/04 

1

Изобретение относится к измерительной технике и машиностроению и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и других пар трения.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит установленный на поверхности неподвижной части пар трения 1 широкополосный преобразова- тель 2, широкополосный предварительный усилитель 3, фильтр 4 низких частот, блок 5 автонормирования низкочастотного сигнала вибраций, блок 6 определения подвижности низкочастот

Р

ного сигнала. Устройство также содер- 20 с частотой, близкой к fp, в обе обжит фильтр 7 верхних частот, вход которого соединен с вторьм выходом усилителя 3, блок 8 автонормирования высокочастотного сигнала вибраций и блок 9 определения подвижности высокочастотного сигнала, выход которого соединен с вторым входом блока 10 вычисления отношения и индика- тором 11.

Способ осуществляется следующим образом.

Широкополосным преобразователем 2, установленным на поверхности неподвижной части пары трения 1, измеряласти частот. Для большинства встре чающихся пар трения кГц. Поэт му не требуется перестройка измерительных трактов (в большинстве 25 чаев) на другую f. при изменении ти- поразнеров и типа контролируемых пар трения, что способствует повышению оперативности диагностики. В отдель ных случаях „ (например, при больших отличиях типоразмеров контролируемы пар) перестройка областей частот зн чительно проще по сравнению с прото типом, а диагностив;а оперативнее. Далее в блоках автонормирования сйг

30

ют и преобразуют в электрические сиг- 35 налов вибраций в областях высоких 8

налы вибрации пары трения. Поскольку конструктивные элементы трупщхся тел могут вызывать вибрации низких час-г тот, то область низких частот спектра измеренного сигнала несет информацию о несовершенстве геометрии элементов пары трения, а также о скорости движения, балансировке, нагрузке и т.п. Область высоких частот сигнала вибраций несет информацию о наличии микродефектов на поверхностях элементов пар трения (микрошеро ховатости, микротрещин и т.п..), а также о стационарности процесса трения. При этом высокочастотная часть сигнала вибрации также зависит, от скорости движения, нагрузки и т.п. элементов пар трения. Поэтому выделяют фильтрами верхних 7 и нижних 4 частот области высоких и низких частот усиленного усилителем 3 сигнала вибраций пар трения.

Области низких и высоких частот определяют следующим образом. Для качественной (эталонной) пары трения

40

45

И низких 5 частот нормируют уровни амплитуд сигналов до величин, необходимых для точности определения цо- .-- движностей сигналов. При этом считают как низкочастотный, так и высокочастотный сигналы равноценными с точки зрения их вклада в диагностический параметр. После этого в блоках определения подвижностей высокочас-.. тотного 9 и низкочастотного сигналов 6 определяют соответственно подвижность сигнала в области высоких частот Mgij и подвижность сигнала в области низких частот , которые,

gQ в частности, соответствуют центру тяжести спектральной плотности (средней частоте сигнала). В зависимости от низкочастотного и высокочастотного сигналов, отражающи : состояние пар

,- трения и процесс трения, определенные подвижности несут информацию о наличии микродефектов на поверхностях элементов пар трения и стационарности процесса трения (Mg), а также

определяют спектральную плотность мощности измеренного сигнала вибраций. Основная часть мощности сигнала сосре- доточена в области низких частот, поэтому частоту, при которой уровень спектральной плотности мощности уменьшается не менее чем на А дБ (в большинстве случаев удовлетворяет значение дБ), принимают за частоту разделения fp. За область низких частот принимают интервал частот (0- -fp) кГц, а за область высоких частот - интервал от 10fp и вьше (до со

тен килогерц). При этом получают развязку между областями частот, что исключает возможность неопределенности результатов измерений в случае попадания составляющей сигнала вибраций

Р

с частотой, близкой к fp, в обе области частот. Для большинства встречающихся пар трения кГц. Поэтому не требуется перестройка измерительных трактов (в большинстве чаев) на другую f. при изменении ти- поразнеров и типа контролируемых пар трения, что способствует повышению оперативности диагностики. В отдельных случаях „ (например, при больших отличиях типоразмеров контролируемых пар) перестройка областей частот значительно проще по сравнению с прототипом, а диагностив;а оперативнее. Далее в блоках автонормирования сйг

налов вибраций в областях высоких 8

И низких 5 частот нормируют уровни амплитуд сигналов до величин, необходимых для точности определения цо- .-- движностей сигналов. При этом считают как низкочастотный, так и высокочастотный сигналы равноценными с точ ки зрения их вклада в диагностический параметр. После этого в блоках определения подвижностей высокочас-.. тотного 9 и низкочастотного сигналов 6 определяют соответственно подвижность сигнала в области высоких частот Mgij и подвижность сигнала в области низких частот , которые,

в частности, соответствуют центру тяжести спектральной плотности (средней частоте сигнала). В зависимости от низкочастотного и высокочастотного сигналов, отражающи : состояние пар

трения и процесс трения, определенные подвижности несут информацию о наличии микродефектов на поверхностях элементов пар трения и стационарности процесса трения (Mg), а также

о несовершенстве геометрии элемен пар трения (Му, ) ,

Подвижность сигнала на высоких частотах выражается

со

М

ВЧ

( (2lf)2Sg, (f)df/

S.,(f) df) .

(1)

I0{p

Подвижность сигнала на низких частотах выражается

if

f М„,

( (2«f)2S(f)df/ /Ts,(f)df)2 ,(2)

где f - частота;

SB4(f),

S щ (f) - энергетический спектр

соответственно сигналов высоких и низких частот В случае стационарног о случайного гауссовского процесса, каким в, частности, можно считать сигнал вибраций информативньм Параметром процесса является среднее число пересечений с нулевым уровнем 1

Д(0)-( jw2s(u,)dco/

00О

/ S S(w)du;)

о

,1 г

(3)

о где щ- частота

S(w) - энергетический спектр.

В уравнении (3), заменив пределы интегралов соответственно выделенным граничным частотам областей низких и высоких частот, получают, что число пересечений через нулевой уровень тождественно подвижности. Информативность числа пересечений как диагностического параметра подтверждается его связью с корреляционной функцией сигнала, следовательно, и подвижност сигнала является информативным параметром при диагностике состояния пар трения.

В блоках б определения подвижнос- тей сигналов получают результат, соответствующий сигналу вибраций и его изменениям. При этом повышается точность диагностики, так как методы определения подвижностей (среднего числа пересечений с нулевым уровнем за единицу времени) отличаются высокой точностью и простотой, их осуществления. Далее в блоке 10 вычисления отношения определяют величину о/ Мац/М„и, что также способствует повышению точности.из-за исключения неинформативных параметров с точки зрения диагностики состояния пар тре

. ,,

345087

ния, такте как скорость движения, нагрузка и т.п. Полученный в индикаторе 11 результат отношения сравнивают с эталонным значением в виде интервалов значений, предварительно установленных для различных типов и типоразмеров пар трения как качественных, так и с типичными дефектами.

10 Результат более точно отражает состояние пар трения, так как путем исключения неинформати вных параметров увеличивают расстояния между уровнями результатов, соответствующих разным

15 классам состояний надежного срабатывания блоков определения подвижностей. В качестве блоков 6- и 9 определения подвижностей сигналов, а также, блоков вычисления отношения 10 и индика20 ции 11 использован, например, двухка- нальный частотомер 43-54 в режиме измерения отношения часто.т, на первый вход которого подключен выход блока 8 автонормирования высокочастотного

25 сигнала, а на второй вход - выход блока 5 автонормирования низкочастотного сигнала.

Пример. В качестве пары трения выбран подшипник качения 1000906.

30 Изменяют скорость вращения п, нагрузку F. Частота настройки фильтров

Результаты даны в таблице.

кГц

Из таблицы видно, что N и N

В

0

5

0

5

показания частотомера пропорциональны подвижностям. Изменение скорости вращения и нагрузки вызывает незначительные изменения отношения о1-, в то время как отдельно , и Ng меняются до 40%. Это показывает инвариантность отношения к неинформативным параметрам. В случае дефектного состояния (перекос оси внутреннего кольца) величина d изменяется примерно в два раза, т.е. увеличивается интервал между уровнями разных состояний, что увеличивает вероятность обнаружения дефекта и повьштает точность из-за уменьшения влияния дисперсии результатов на определение состояния пар трения.

Предлагаемый способ за счет применения нового диагностического параметра позволяет уменьшить погрешности измерений, оценить дефекты геометрии и микродефекты пар трения, исключить неинформативные параметры и таким образом повысить точность и оперативность диагностики. При этом вероятность необнаружения дефектного состояния уменьшается в 1,5-2 раза, а вероятность ложного дефектирования в 2-2,5 раза.

Формула изобретения

Способ диагностики состояния пар трения, заключающийся в том, что из- меряют вибрации пар трения, определяют диагностический параметр и по ср авнению его с эталонной величиной

Качественный 1500 1,93 2,21 2,tO 78,3 82,5 80,3 40,6 37,3 38,2

750 1,48 1,75 1,67 61,7 69,5 64,7 41,7 39,7 38,8

С дефектом 750 1,25 1,15 1,08 П0,3 104,2 102,3 88,2 90,6 94,7

судят о состоянии пар трения, о т - лич ающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, для определения диагностического параметра производят выделение областей вы- coKirx и низких частот спектра сигнала вибраций пар трения, производят отдельно автонормирование сигнала в каждой области частот, после чего определяют подвижности сигналов в областях высоких и низких частот и вычисляют отношение между ними.

Изобретение относится к измерительной технике, и машиностроению и может быть использовано для диагностики состояния подшипников качения и других пар трения. Целью изобретения является повьшение точности диагностики. Для достижения цели изме- ряют вибрации пар трения (ПТ), определяют диагностический параметр и по сравнению его с эталонной величиной судят о состоянии ПТ. Для определения диагностического параметра производят вьщеление областей высоких и низких частот спектра сигнала вибраций ПТ, производят отдельно автонормирование сигналов в каждой области частот. Определяют подвижности сигналов в областях высоких и низких частот и вычисляют отношение между ними, которое несет информацию о несовершенстве геометрии элементов ПТ и о наличии микродефектов на поверхностях их элементов. Это увеличивает точность диагностики. Оперативность диагностики повьш1ается за счет отсутствия необходимости перестройки измерительного тракта на различные частоты при изменении типоразмеров ПТ. 1 ил., 1 табл. ( сл со н| СП о ас

Составитель В.Пучинский Редактор М.Петрова Техред М.ХоданичКорректор А.Тяско

Заказ 4912/42Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раухаская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4